Ви, без сумніву, чули кислоти і, напевно, можна назвати декілька лише з читання етикеток на продуктах харчування: Лимонна кислота. Оцтова кислота. У той же час ви знаєте, що принаймні деякі кислоти можуть бути шкідливими, якщо ви так сильно з ними працюєте, тому різні кислоти однозначно мають різні властивості, включаючи різну міцність.
Основи також є скрізь у світі, хоча, здається, вони чомусь отримують менше реклами. Як і кислоти, основи можуть завдати шкоди біологічним та іншим матеріалам. Ви зіткнулися з міцною основою у вигляді побутового відбілювача для білизни (NaClO або гіпохлориту натрію).
Кислоти та основи доповнюють майже у всьому, і одну навіть можна використовувати для «нейтралізації» іншої, як при прийомі всередину антацидні таблетки для боротьби зі шлунковою кислотою. Частина цього є в номенклатурі; коли кислоти насправді поводяться як кислоти, вони стають основами, і це також стосується поведінки основ. Розуміння кон'юговані кислоти та основи має важливе значення для освоєння хімічних реакцій.
Історія кислотно-основної хімії
Ще в середині 1600-х років, Роберт Бойл, який, здавалося, брав участь у майже всіх хімічних експериментах у ті часи, це зрозумів певні розчини мали такі властивості, як здатність пошкоджувати занурені речовини або змінювати їх кольори, і що ці ефекти можна запобігти або заперечити додаванням лужних сполук, які сьогодні відомі як основні.
У 1923 р. Йоганнес Бренстед і Томас Лоурі формально визначені кислоти та основи з точки зору переносу іонів водню (H+).
Кислоти Бренстеда-Лоурі
Кон'югована основа кислоти - це сполука, що залишається після виділення іона водню кислотою, і кон'югована кислота основи - це сполука, що залишається після прийняття іоном водню база.
A Кислота Бренстеда-Лоурі отже, це просто молекула, яка може віддавати іон водню (який є позитивно зарядженим атомом) іншій молекулі; залишок цієї кислоти називається її спряжена основа. Наприклад, коли хлористого-воднева кислота дарує протон, хлорид-іон ззаду - спряжена основа:
HCl → H++ Кл−
Іноді кислота буде позитивно заряджена перед виділенням її іону водню, а не нейтральна, як у випадку HCl. Це можна спостерігати за допомогою іон амонію донорство протона, щоб стати сполученою основою аміак:
NH4+ → H++ NH3
H2PO4−: Кислота чи основа?
Дотепер ви бачили приклади сполук із формулами, які дають зрозуміти, чи функціонує молекула як кислота чи як основа (або, як наслідок, як жодна). Якщо ви бачите іон без атомів водню, наприклад Cl−, ви знаєте, що це не може бути кислота, оскільки в ній немає протонів, але що вона може бути основою, оскільки це аніон із зарядом -1 і "прагне" прийняти протон.
Але як щодо сполук з кількома атомами водню, доступних для обміну? У правильному середовищі може з’єднання, яке функціонує як основа в присутності досить сильної кислоти також діють як кислота в присутності досить сильної основи. (Подумайте про основи як про «водород-іонні витягувачі». Така сполука називається амфотерний або амфіпротичний.
Класичним прикладом є дигідрофосфат іон H2PO4−. У присутності сильної кислоти HBr ця молекула легко приймає іон водню з кислоти, щоб стати фосфорна кислота (H3PO4). Однак у присутності основного гідроксиду (OH−), іони, дигідрофосфат замість цього віддає протон, щоб стати моногідрофосфат (HPO42−).
-
Спряжена основа H2PO4−
тому є HPO42−, і кон'югована кислота
H2PO4− є H3PO4.